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《改进粒子滤波算法研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、兵工自动化自动测量与控制O.I.Automation2008年第27卷第11期AutomaticMeasurementandControl2008,Vol.27,No.11文章编号：1006-1576（2008）11-0061-03改进粒子滤波算法研究张淼，胡建旺，周云锋（军械工程学院指挥与控制工程教研室，河北石家庄050003）摘要：重采样思想能解决粒子滤波中的粒子退化问题，但却导致粒子多样性丧失的现象，使描述状态后验概率密度的粒子不够充分。围绕如何增加粒子的多样性，已提出的改进算法包括MCMC移动步骤及正则化粒子
2、滤波（RPF）算法。讨论2种改进算法的基本思想及步骤，通过对一典型标量非线性系统的仿真实验，分析改进算法的性能特点。实验结果表明，2种改进算法都有效增加了粒子的多样性，缓解了粒子匮乏问题。关键词：重采样；粒子滤波；粒子衰竭中图分类号：O236文献标识码：AResearchofImprovedParticleFilteringAlgorithmZHANGMiao,HUJian-wang,ZHOUYun-feng(StaffRoomofCommand&ControlEngineering,OrdnanceEngineer
3、ingCollege,Shijiazhuang050003,China)Abstract:Theresampletechniquecanresolveparticledegenerationinparticlefiltering,butitleadslossofparticlediversities.Theresultisthattheparticleswhichusedtodescribetheprobabilitiesofposteriorprobabilitydensityofstatearenotenough
4、.Concerningadvancedwaysonhowtoexpanddiversitiesofparticles,includingalgorithmsofMonteCarloMarkovChain(MCMC)movementandRegularizedParticleFilter(RPF).Discussbasicideasandstepsofthetwoalgorithms.Throughasimulationonatypicalscalarquantitynon-linearsystem,analyzeth
5、echaracteristicsofthealgorithms.Theresultsshowthatboththetwoalgorithmscanexpanddiversitiesofparticles,andcaneaseuptheproblemoflackofparticles.Keywords:Resample;Particlefiltering;Particlefailure0引言MCMC是一个迭代过程，它通过模拟状态空间的一个Markov链，使其输出的平稳分布（stationary战场环境日益复杂，对雷达信
6、号的处理面临着distribution）是概率密度函数p(x)，使马尔可夫转非线形、非高斯噪声的挑战，粒子滤波（PF）能解移核（transitionkernel）函数Kk(x,x′)=p(xk=x′
7、xk-1=x)决上述环境下的滤波问题。然而，粒子的退化现象满足：严重制约着粒子滤波算法的发展，直到Grodon提''∑Κ(x,x)p(x)=p(x)(1)[1]'kk−1k出了重采样的思想，解决了粒子集退化问题，粒x子滤波才迅速发展起来。但重采样算法的引入却导其中，p0(x)是初始先验分布，对于连续状态空致了“粒子衰竭”
8、现象的出现[2]，即在滤波过程中间，只需把求和变成积分。对于基本粒子滤波器，利用状态转移概率分布只将少数几个甚至一个粒子进行复制，使用于描述i后验概率密度的粒子不充分，限制了算法追踪某些来生成一组新的样本*{xk}来替代重采样后的样本具有极低权值的状态的能力。为解决粒子衰竭问题i集{xˆk}，并按Metropolis-Hastings（MH）算法作所带来的副作用，恢复粒子的多样性，已提出了许为判定是否移动或接受该新样本的依据，从而引导多改进方法，如：MCMC步骤及RPF算法。故对2粒子朝折多样性方向发展。MH算法的伪
9、码表述为：种算法的基本思想及主要步骤进行研究。·fori=1:N1改进算法-抽取u~U(0,1)*ii-状态采样：x~p(x
10、x)1.1MCMC移动步骤kkk−1⎧⎪p(x
11、xi)⎫⎪为恢复粒子的多样性，在重采样步骤后引入-ifu≤min1,kk−1⎨⎬iMCMC移动步骤[3]，以使得粒子分布更加合理。⎪⎩p(xk
12、xˆk−1)⎪⎭收稿日期：2
